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FORO TÉCNICO => Foro Técnico => Mensaje iniciado por: dogflu66 en 03 de Febrero de 2013, 08:56:28
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Quiero aprovechar un antiguo transformador de una relativa elevada potencia con secundario de 15V para realizar una fuente de alimentación conmutada de laboratorio. Tendría una salida regulable hasta 12Vdc/10Amp (etapa reductora), o hasta el máximo que permita el regulador conmutado. Por otro lado quiero incorporarle una segunda salida independiente conmutada elevadora hasta 30Vdc/2Amp.
He realizada practicas con las aplicaciones técnicas del integrado MC34063 y se consigue buen rendimiento con el circuito reductor, pero como circuito elevador no me convence (step up/down).
En la pagina 17 del enlace .pdf siguiente está el esquema del circuito que construí para hacer las practicas con el MC34063:
http://www.intusoft.com/onsemipdfs/an920-d.pdf
También he realizado practicas con el pic para el circuito reductor, pero antes de comenzar con el circuito elevador con pic, pues quisiera si es posible, algún consejo a tener en cuenta.
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Tengo entendido que es muy dificil, sino imposible, armar una fuente regulable en un amplio rango, conmutada. eel mc34063 es un excelente integrado, pero siempre lo hemos usado como fuente fija. en alguna oportunidad probamos la topologia step up/down (tension de salida fija 20v y entrada variando entre 12 y 24). lo que nunca probe es variar la tension de salida, pero entiendo ue si es un rango muy amplio de salida no podras hacerlo. seguire el tema por si alguieb ha probado algo y logro que funcione.
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Por eso a la elevación no le pido mucha corriente y la diferencia de voltaje entre la entrada y salida maxima está sobre los 11 voltios.
Por las practicas que he realizado creo que estoy pidiendo posibles, a ver si alguien puede espesificar algo más.
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el tema pasa por que si calculas los componentes para obtener 1v a la salida partiendo de 15v y calculas lo mismo pero para obtener 12v veras que los componentes que cambian son varios, seguramente una resistencia (que no seria problema) pero seguro que la bobina tmb, por eso creo que no seria facil hacer que la salida varie con un simple potenciometro... aunque es una teoria, nunca lo he intentado.
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Eso es, antes de realizar las practicas con las fuentes conmutadas pensaba los mismo que expones, pero al realizar las pruebas pude comprobar que permiten unos márgenes grandísimos con los calculados.
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Estoy buscando el circuito de disparo para los mosfet, y no sé si utilizar uno a base de transistores o por otro lado utilizar este de microchip TC4428A que es muy popular y lo puedo conseguir fácilmente.
Con Transistores:
http://www.google.es/imgres?q=CIRCUITO+DISPARO+MOSFET&um=1&hl=es&sa=N&tbo=d&rls=com.microsoft:es&biw=1216&bih=870&tbm=isch&tbnid=93farY8cWB372M:&imgrefurl=http://www.todopic.com.ar/foros/index.php%3Ftopic%3D37266.0&docid=il8RRw0JzdVaxM&imgurl=http://www.neoteo.com/images/Cache/9E57x590y590.jpg&w=590&h=401&ei=1pEOUbPRL4SnhAfTioDQAw&zoom=1&iact=hc&vpx=2&vpy=124&dur=3281&hovh=185&hovw=272&tx=101&ty=90&sig=103508960018979599948&page=1&tbnh=128&tbnw=200&start=0&ndsp=29&ved=1t:429,r:0,s:0,i:82
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Es un proyecto interesante.
Con las corrientes que quieres utilizar, deberías utilizar mosfets.
En el circuito Boost o Step-up también aparecen corrientes muy grandes en los componentes de potencia (fácil 5 amperios de pico para una salida de 2 amperios).
Por eso los mosfet son lo más adecuado. Un mosfet también puede sustituir con ventaja al diodo rectificador de la etapa.
Con esas corrientes tan grandes lo primero que deberás calcular bien es la inductancia para que no se sature. Es un pelín complicado la primera vez, pero puedo ayudarte.
Saludos.
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Un driver para mosfet es más sencillo que utilizar transistores.
Si utilizas 2 mosfet para el reductor, como te recomiendo, necesitarás dejar un pequeño tiempo entre la activación de un transistor y otro. Lo mejor es utilizar un integrado que ya lo haga.
Como driver mosfet yo conozco el IR2101 que tiene poca corriente, pero funciona muy bien.
El integrado de control voy a buscarlo y lo posteo.
Saludos.
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En cuanto a que se pueda conseguir un rango grande de tensiones de salida, por supuesto y sin ningún problema.
El mayor problema en el control lo vas a tener en la conducción discontinua, cuando la corriente de salida es muy pequeña, porque las ecuaciones del circuito cambian y es más difícil controlarlo.
En cualquier caso no creo que sea un gran problema.
Saludos.
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¿Te has planteado utilizar un PIC para controlar directamente la señal PWM?
Saludos.
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Quiero utilizar un pic.
Para el reductor quiero utilizar las siguientes inductancias para 10Amp. utilizaria dos:
http://www.ariston.es/producto/ch100066-rohs-choque-toroidal-100uh-66a-32x14x30-9664.aspx
Seria dos lineas de regualación independientes para reducir el amperaje de los componentes.
Tambien quiero utilizar circuito integrado driver para controlar los mosfet.
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Es un proyecto interesante.
Con las corrientes que quieres utilizar, deberías utilizar mosfets.
En el circuito Boost o Step-up también aparecen corrientes muy grandes en los componentes de potencia (fácil 5 amperios de pico para una salida de 2 amperios).
Por eso los mosfet son lo más adecuado. Un mosfet también puede sustituir con ventaja al diodo rectificador de la etapa.
Con esas corrientes tan grandes lo primero que deberás calcular bien es la inductancia para que no se sature. Es un pelín complicado la primera vez, pero puedo ayudarte.
Saludos.
Lo del mosfet para sustituir el diodo, no lo entiendo.
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Un driver para mosfet es más sencillo que utilizar transistores.
Si utilizas 2 mosfet para el reductor, como te recomiendo, necesitarás dejar un pequeño tiempo entre la activación de un transistor y otro. Lo mejor es utilizar un integrado que ya lo haga.
Como driver mosfet yo conozco el IR2101 que tiene poca corriente, pero funciona muy bien.
El integrado de control voy a buscarlo y lo posteo.
Saludos.
Lo del pequeño tiempo entre activación entre un transistor y otro, tampoco lo entiendo.
Por ultimo quiero utilizar mosfet de canal P.
Por lo pronto, todo para el reductor.
Y para el tema del step up, realmente me da lo mismo 1Amp que 2Amp.
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Hacer el PWM con un pic tiene ventajas, pero luego el control de la tensión de salida es más complicado de programar y más lento que con un circuito convencional.
Como circuito para PWM te recomiendo el SG3524.
Hay otros integrados como el UC3843 que trabajan en modo corriente, responden más rápido y son inmunes a cortocircuitos, pero también son más complicados, sobre todo con las corrientes tan altas que quieres manejar.
Saludos.
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Lo del pequeño tiempo entre activación entre un transistor y otro, tampoco lo entiendo.
Por ultimo quiero utilizar mosfet de canal P.
Por lo pronto, todo para el reductor.
Y para el tema del step up, realmente me da lo mismo 1Amp que 2Amp.
Te recomiendo que hagas una salida en medio puente. Algo parecido a esto:
(http://www.4qd.co.uk/fea/hbr.gif)
Necesitas 2 mosfet. Si los conmutas a la vez, hacen cortocircuito. Para evitarlo hay que dejar un pequeño tiempo (dead time) entre la desactivación de uno y la activación del otro.
Saludos.
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Los mosfet de canal N son un poco más complejos de manejar, pero son más baratos y fáciles de conseguir. Si utilizas esta configuración te ahorras el diodo de potencia de 10 amperios (nada sencillo)
El circuito para manejar estos dos mosfet puede ser un IR2101 u otro semejante:
(http://circuits.datasheetdir.com/65/IR2101-circuits.jpg)
Saludos.
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Acabo de hacer una etapa de potencia para motor DC con 2 mosfet BUZ11 (30A, 50V, 0.040 Ohm) que funciona a 10 amperios sin problemas.
Como circuito de control PWM he utilizado un PIC que trabaja en modo tensión, con limitación de corriente máxima de pico.
La limitación está muy bien para prevenir cortocircuitos, pero añade un error de tensión a la salida.
Lo primero que deberías definir es qué es lo que esperas de la fuente. Que error de tensión de salida puede tener y esas cosas.
Saludos.
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Con variaciones de +-100mV me conformo.
(http://img198.imageshack.us/img198/8793/fuenteconmutadaconpic.jpg) (http://imageshack.us/photo/my-images/198/fuenteconmutadaconpic.jpg/)
Yo estaba pensando el circuito tradicional de step down.
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Lo del pequeño tiempo entre activación entre un transistor y otro, tampoco lo entiendo.
Por ultimo quiero utilizar mosfet de canal P.
Por lo pronto, todo para el reductor.
Y para el tema del step up, realmente me da lo mismo 1Amp que 2Amp.
Te recomiendo que hagas una salida en medio puente. Algo parecido a esto:
(http://www.4qd.co.uk/fea/hbr.gif)
Necesitas 2 mosfet. Si los conmutas a la vez, hacen cortocircuito. Para evitarlo hay que dejar un pequeño tiempo (dead time) entre la desactivación de uno y la activación del otro.
Saludos.
Lo del mosfet en palalelo con el motor no lo veo claro.
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He encontrado una imagen más parecida a lo que quieres hacer:
(http://www.edn.com/ContentEETimes/Images/01Steve%20T/EPC%20book%20excerpt%20Ch5/Fig2.jpg)
El transistor de abajo sustituye al diodo y se calienta menos.
Saludos.
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Tienes el enlace sobre ese tipo de montaje, no encuentro la info en la red.
Se supone que cuando se relaja el mosfet de potencia se activa el que sustituye al diodo, después de dejar la zona muerta que ya se encarga de hacer el driver.
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El PWM control puede ser un SG3524 y añadido un driver IR2101.
El control PWM activa el transistor 1 o el transistor 2 alternativamente. Siempre hay uno conduciendo, excepto unos nanosegundos de tiempo muerto que evita que conduzcan a la vez.
Te dejo un enlace al controlador SG3524 (http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sg2524.pdf)
Saludos.
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Con variaciones de +-100mV me conformo.
Eso es poco rizado. Creo que lo mejor será utilizar un circuito integrado dedicado como el SG3524 en vez de un PIC.
Y si colocas una resistencia de medición de corriente, debería estar fuera de la tensión de salida.
Saludos.
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Ok, las variaciones de voltaje no tienen importancia.
El SG3524 se de el, siempre tengo varios por el laboratorio.
El IR2101 lo puedo conseguir pero no por los métodos habituales de los que dispongo, posiblemente intente localizar otro similar.
Hay pic con el modulo CCP mejorado que tienen varias salidas para el mismo pwm que se les puede programar tiempo muerto.
Son especiales para trabajar con medio y puente completo.
Encuentro varias ventajas en utilizar el medio puente además de las que indicas, en el caso de quedar en corto el transistor de control
al activarse el que sustituye al diodo se produciría cortocircuito y por lo tanto saltarían las protecciones que se instalen.
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Antes de comenzar con el circuito, las vacaciones se me terminan, estoy buscando un chip controlador de pwm que se pueda controlar con el pic.
Si lo encuentro espero mejorar la precisión de la fuente y seguir utilizando el pic como elemento activo.
Segun parece con este driver podria controlar el mosfet de control y el mosfet que sustituye al diodo para el modo de trabajo que recomienda Picuino que por el momento es el que tengo en mente:
NCP5106B, la mejor opción segun el datasheets será utilizar la versión B del integrado.
http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/NCP5106-D.PDF
He encontrado una imagen más parecida a lo que quieres hacer:
(http://www.edn.com/ContentEETimes/Images/01Steve%20T/EPC%20book%20excerpt%20Ch5/Fig2.jpg)
El transistor de abajo sustituye al diodo y se calienta menos.
Saludos.
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El ir2110 es mas comun.
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Lo miro... Está muy bien, pero ocupa mucho espacio.
He estado realizando calculos para el elevador y me sale lo siguiente:
Vout = 35V
Vin = 20V
Iout = 1Amp.
PWMperiodo = 50Khz
Inductancia sobre los 36uH
Ipk(switchmin) Sobre los 4.8Amp.
Ipk(switchmax) Sobre los 6.5Amp.
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El IR2110 creo que también te valdría.
Yo utilizo el IR2101 porque lo consigo con facilidad y no utilizo transistores mosfet de potencia de canal P porque no puedo conseguirlos con facilidad. Tampoco me resulta fácil conseguir diodos rectificadores rápidos de 10 amperios.
Si a tí te pasa lo contrario, quizá te convenga más utilizar un transistor P.
El diodo rectificador consume mucha potencia. Para una salida de poca tensión y 10 amperios, puede disipar fácilmente 10 vatios. Un transistor mosfet como el BUZ11 (barato y accesible) consumirá unos 4 vatios. Otro con menos resistencia Rdson, consumirá todavía menos.
Si esto no es problema para tí y prefieres poner un diodo grande con un disipador, puedes sustituir el transistor de abajo por un diodo. Con esta configuración no necesitas driver para el mosfet.
Yo prefiero la configuración con 2 transistores y driver por que me ahorro disipadores y puedo conseguir los componentes con facilidad.
Saludos.
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Como indicas puedo conseguir los mosfet tipo P y el diodo en formato TO-220, pero prefiero tu metodo.
He estado realizando calculos para el elevador y me sale lo siguiente:
Vout = 35V
Vin = 20V
Iout = 1Amp.
PWMperiodo = 50Khz
Inductancia sobre los 36uH
Ipk(switchmin) Sobre los 4.8Amp.
Ipk(switchmax) Sobre los 6.5Amp.
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Tienes que tomar Vin lo menor posible (si sale de un transformador tendrá rizado). Un valor más real para un trafo de 15 voltios puede ser Vin_min = 16v
Sin tener en cuenta el rizado y sin pérdidas:
Pin = Pout
Iin = Iout · Vout / Vin
Iin = 1 · 35 / 16 = 2.2 Amperios
Que será la corriente media por la bobina de entrada:
(http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/9/9f/Boost_circuit.png)
El ciclo de trabajo será:
D = 1 - Vin / Vout
D = 1 - 16/35 = 0.543 = 54.3%
La corriente de rizado será:
dI = Vin · D / (f · L)
Con los datos que das:
dI = 16 · 0.543 / (50khz · 36uH) = 4.8 amperios.
Es demasiado rizado. Hay que poner una bobina más grande o mayor frecuencia. Con una bobina más grande (L = 100uH)
dI = 16 · 0.543 /(50k · 100u) = 1.74 amperios.
Ahora la corriente de pico máximo será:
Ipk = Iin + dI / 2
Ipk = 2.2 + 1.74 / 2 = 3.07 amperios
Si algún paso no queda claro, no dudes en preguntarme.
Ahora el problema es conseguir una bobina de 3.1 Amperios y 100uH.
¿Que núcleos magnéticos utilizas?
Saludos.
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Gracias por los cálculos y por tu tiempo.
He estado ojeando estas de polvo de hierro:
http://www.ariston.es/productos/buscar.aspx?v=choques%20toroidales
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Tienes una de 100uH y 3.77 amperios que podría servirte.
Edito:
Yo me hago mis propias bobinas, pero eso es un pelín más complicado.
En este caso no hace falta porque tienes una a medida.
Saludos
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¿Has calculado ya el step-down?
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No me han dejado seguir esta noche, pero mañana a primera hora me pongo.
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Quiero indicar que los cálculos por los que me he estado guiando son los del datasheet que expuse más arriba, pero salen prácticamente iguales a los tuyos.
Elevador:
A corriente máxima me sale un rizado de aproximado de 391mV.
Utilizando un condensador de 470uF con un ESR de 0,10oh.
A todo esto hay que sumarle los fallos de ajuste del micro, por lo que
voy a subir la capacidad y a poner un condensador de ESR más bajo.
Pues no consigo condensadores de voltaje comprendido entre 40 a 50V, tienen que ser de 63V de 220uF (ESR 0.033oh) o 1000uF (ESR 0.072oh).
Tambien estoy mirando estas inductancias, pero los valores los dan a 1Khz:
http://www.bourns.com/data/global/pdfs/pm2110_series.pdf
http://www.farnell.com/datasheets/666614.pdf
Estas las puedo conseguir mucho más facilmente, en realidad más que facil es rápido, con respecto a las de Ariston.
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La inductancia no variará con la frecuencia.
El problema que pueden tener al ser el núcleo de hierro, es que tengan muchas pérdidas a alta frecuencia (que se calienten mucho).
Si puedes probar una, así sales de dudas.
Con respecto a la inductancia del step-down, tendrás que elegir una más grande para que soporte más de 10 amperios.
Saludos.
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Puedes utilizar núcleos de ferrita y bobinarlos tú mismo:
http://es.rs-online.com/web/p/nucleos-de-ferrita-de-transformador/0180115/
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Ok, lo miro.
El step down para complementar al step up queda como sigue:
Vout = 32V
Iout = 1200mA
Vin = 40V (10%) -> 36V
F = 50Khz
L = 100uH
Ipk = 1300mA
Toff = 8.85%
Ton = 91%
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No encuentro las formulas simplificadas para cada tipo como las que expones, ¿me puedes recomendar alguna lectura sobre el tema?.
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Las biblias del tema creo que son N.Mohan "Power electronics..." y M.H. Rashid "Power electronics..."
Edito:el libro de Mohan es mejor que el de Rashid
Después de estudiar uno de ellos, yo me guío por unas ecuaciones básicas y el sentido común.
Ahora te pongo las del step-down:
combinando dI = ton · Vin / L y D = ton / T = ton · f
dI = D · Vin / (f · L)
En este circuito el máximo rizado se da cuando Vo = Vin / 2 es decir D =0.5
dI = 0.5 · 16 / (50khz · 40uH) = 4 amperios
La corriente media de la bobina es la corriente media de salida (10A)
La corriente de pico de la bobina es: 10A + 4 / 2 = 12 Amperios
El rizado de salida suele deberse a la resistencia en serie del condensador. Un condensador de 2200uf 63V y resistencia serie de 0.04 ohmios:
Rizado por esr = dI · Resr = 4 · 0.04 = 0.160 voltios
El rizado debido al condensador será mínimo:
dVc = dI/(8·f·C)
dVc = 4 / (8 · 50khz · 2200uF) = 0.0045 V
Saludos
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Igual te interesa hacer un conversor Buck-Boost o similar, que te permite obtener en la salida más tensión o menos tensión que a la entrada dependiendo del ciclo de trabajo.
Sólo tendrías que hacer un conversor.
El problema está en que ese conversor tendría corrientes de pico mucho mayores de 10 amperios, que ya es mucho.
Saludos.
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De seguro que de querer se puede, pero eso se sale por el momento de mis expectativas y más aun que me estoy quedando sin tiempo.
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¿Cómo va el proyecto?
A la hora de trazar rutas deberías tener en cuenta un par de ideas.
Saludos.
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¿Que ideas?.
Estoy localizando componentes.
Mañana es el último día de vacas, y esto va a hacer que le pueda dedicar menos tiempo.
Quiero dejarlo lo más adelantado posible.
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He estado buscando la documentación que recuerdo, pero no la encuentro.
La idea principal es que las rutas por las que circula mucha corriente deben tener una longitud y un area lo más pequeñas que se pueda.
La ida de corriente tiene que ser paralela y cercana a la vuelta de corriente. Con eso se minimizan las inductancias parásitas.
Dejo alguna documentación que sí he encontrado:
Considerations in Designing the Printed Circuit Boards of Embedded Switching Power Supplies (http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-1031.pdf)
AN-1149 Layout Guidelines for Switching Power Supplies (TI) (http://www.ti.com/lit/an/snva021b/snva021b.pdf)
AN-1149 Layout Guidelines for Switching Power Supplies (National) (http://classes.soe.ucsc.edu/cmpe174/Fall12/References/AppNotes/AN-1149.pdf)
PCB Layout Considerations for Non-Isolated Switching Power Supplies (http://cds.linear.com/docs/en/application-note/an136f.pdf)
He puesto primero la que tiene dibujos más explicativos.
Saludos.
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Ok, ya las estoy revisando. :mrgreen:
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¿Qué tal dogflu?
¿Sigue adelante el proyecto?
Saludos.
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Están buscando importar componentes si hay el tl494.
Aquí mando un esquema que maneja mas de 20Amp según los mosfet que pongas puede controlar más o menos corriente.
Si ven el esquema tiene limitación de corriente según valores de resistencia, se pude reducir el circuito quitando la protección contra sobre corriente y poniendo fusible.
La bobina es otro problema yo consigo de chatarra electronica los toroides grandes para rebobinar a 100uH.
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Muy interesante el circuito ((:-)) .
Saludos.
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¿Qué tal dogflu?
¿Sigue adelante el proyecto?
Saludos.
Ahora está parado, tengo todos los componentes, a ver si encuentro tiempo y le puedo dedicar otro rato.
Ya estoy mirando la info cristian...
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He podido por fin realizar unas practicas con el circuito elevador de tensión, y he podido comprobar que todo lo expuesto en el hilo se corresponde con la realidad. También con el reductor, con este ultimo me falta probarlo con varios tipos de driver para ver cual de ellos funciona mejor el MOSFET tipo p.
Por supuesto mi agradecimiento a picuino por su tiempo.